宇宙是“人为制造”的？为(wèi)何会存在科学无法解(jiě)释的(de)“暗物(wù)质”？暗物(wù)质(zhì)又(yòu)究竟是什么？人(rén)类为了寻找暗物质存在的证据(jù)，科学家(jiā)们在过去(qù)的几十年当中进行(xíng)了超过50次(cì)的(de)长期实验，但是却没有发现任何的有效证据。除了一个地(dì)方，在1687年(nián)出版(bǎn)的自然哲学数(shù)学原(yuán)理一书中，埃(āi)萨克牛顿(dùn)发表(biǎo)了万有引力定(dìng)律，它揭示了(le)宇宙中天体运动的规(guī)律(lǜ)。往后的(de)几百年来，当(dāng)天文学家们发现某些天体(tǐ)运行轨(guǐ)道出现异常，不符合万有引力定律的时候，他(tā)们就会知道，周围一定有(yǒu)未知的(de)天体通(tōng)过引力在摄动它的轨(guǐ)道(dào)。比如(rú)在(zài)1846年，奥本(běn)勒(lēi)维(wéi)耶就通(tōng)过天王星运行轨道(dào)的异(yì)常，推算并且发现(xiàn)了海(hǎi)王(wáng)星的(de)存在。另外，哈(hā)雷(léi)彗星、冥王星的发(fā)现(xiàn)都是应用万有(yǒu)引力定律所取得重大天文成就的例子。但是这(zhè)些(xiē)发现都是(shì)在恒星(xīng)系统的尺(chǐ)度(dù)当中，可(kě)当我们(men)上(shàng)升到星系或(huò)者是星团的尺度(dù)，事(shì)情就开始变得诡异了(le)。

1933年，瑞(ruì)士的(de)物理学家弗里茨兹威(wēi)基(jī)正在研究和测量(liàng)后发星系团的质量。这是一个(gè)由数千个星(xīng)系所组成的巨大星系(xì)团，这些星系被引(yǐn)力(lì)束缚在一起。测量星系团的质量(liàng)一般会使用(yòng)到两种方法，当两种方(fāng)法结果一致，就可以确(què)定(dìng)其质量的范(fàn)围(wéi)。

第一种(zhǒng)是(shì)获得(dé)其"光(guāng)度学的质(zhì)量(liàng)"，需要的数据是(shì)测(cè)量各个(gè)星系的光度。

第二种是动力学质(zhì)量的计算，是利用光谱红移测量星系团中的(de)各个星系相对于星系团的运动速度。当(dāng)测量结(jié)果出来之后，兹(zī)威(wēi)基彻底懵了，“动力学质量”竟然(rán)是(shì)“光度学质量”的400倍。这意(yì)味着，后(hòu)发座星(xīng)系团有99%的质(zhì)量(liàng)消失了，或者(zhě)说这99%的质量(liàng)并不以可(kě)见(jiàn)光的(de)形式所存在，我们无法看到(dào)。最诡异的是，在(zài)测量速度(dù)的(de)过程中，兹威基发现星系团中很多星系的(de)速度比理(lǐ)论上要(yào)快得多，按照牛(niú)顿的运动学定律，仅靠这些可见星系的质(zhì)量所(suǒ)产生的(de)引力是无法将它(tā)们(men)束缚在星系团内的，它们早就(jiù)应该被抛出(chū)星系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量在起作(zuò)用，这种力量来源(yuán)于某种隐形(xíng)的物质。

据(jù)此(cǐ)，兹维(wéi)基提(tí)出了(le)这(zhè)样部分不(bù)可见的暗质，它不发散光、吸光、反射光，但(dàn)是(shì)它(tā)们(men)却(què)占(zhàn)据着宇(yǔ)宙中绝大部(bù)分(fēn)的(de)质(zhì)量。只是当时的(de)人们(men)对这样的一种说法不(bù)屑(xiè)一顾。

直(zhí)到40年之后，“暗物质(zhì)”这(zhè)个(gè)词(cí)才再(zài)一次出现。天文学家(jiā)维(wéi)拉(lā)鲁宾(bīn)和肯特福特在观测仙女座星系(xì)中的(de)恒星运动。理(lǐ)论上来(lái)说，距离中心(xīn)越(yuè)远的恒星在其轨道(dào)上的运(yùn)行速度就会越(yuè)慢。但是他们观测(cè)的结果却让人感到不可思议。

随(suí)着(zhe)与中心距离的增加，恒星的旋转速度几乎保持(chí)不(bù)变。可(kě)是根据牛顿的万有引力定律，在星系当中如果没(méi)有足(zú)够(gòu)大的(de)质量来吸引它们，这些外(wài)围的(de)恒(héng)星早就被(bèi)甩到(dào)宇宙当中(zhōng)了(le)。基于(yú)这(zhè)种(zhǒng)现象(xiàng)，科学家们会使用一(yī)种(zhǒng)相对标准的方法来解释暗物质的存(cún)在，这种方法就(jiù)是测量星系(xì)当中(zhōn杰威尔属于什么档次，男士护肤品十大排行榜10强g)气体在X轴上距离星(xīng)系中心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气(qì)体杰威尔属于什么档次，男士护肤品十大排行榜10强的(de)旋转速度。如果(guǒ)出现异(yì)常的结(jié)果，就(jiù)认(rèn)为(wèi)是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科学(xué)家们通过射电(diàn)望远镜测量了距(jù)离星系(xì)中心更远距离的氢(qīng)元素，发(fā)现它们的旋转速度并不符合牛顿的力学定律。我们(men)的太阳(yáng)系也(yě)不(bù)例外，太阳系位(wèi)于银河系的第(dì)三悬臂之上(shàng)，距(jù)离银河系中心2.6万光年，根据(jù)万有引力定律进行计算，太阳系的运(yùn)行速度应该(gāi)是160千(qiān)米/秒，但实(shí)际上，太阳系正在以(yǐ)220千(qiān)米/秒的速度(dù)围绕银河系(xì)旋转，这个实际速度远(yuǎn)远大于理论速度，那么产生以上这种向心加(jiā)速(sù)度的原因很(hěn)可能就是存(cún)在着(zhe)一(yī)种我们看不到的(de)物质，是这些暗(àn)物质的引力(lì)效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是(shì)从(cóng)这时(shí)开始，越来越(yuè)多的研究(jiū)人员开(kāi)始相信暗(àn)物质(zhì)的存在(zài)。科(kē)学家根(gēn)据星系(xì)外恒星(xīng)轨(guǐ)道的速度，估算在星系(xì)当中暗物质的质(zhì)量占整个星系质(zhì)量的85%。但是，暗物质并不是唯一可(kě)以解释这个现(xiàn)象的原因。在一项新的研究当中，科学(xué)家(jiā)们发现，几乎没(méi)有引力(lì)效应的(de)遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度(dù)上的(de)微小差异。另(lìng)外，天文学家还发现了一个反常(cháng)的星系(xì)，叫做Agc114905。这(zhè)个星系距离地(dì)球大约2.5亿光年，大小和银河系不多，但是(shì)星(xīng)系当(dāng)中存在的恒星数(shù)量却只有(yǒu)银河系的千分之(zhī)一。

所(suǒ)以在理论上，该(gāi)星系必须存(cún)在暗物质，否则就(jiù)会(huì)分(fēn)崩离(lí)析。但(dàn)是科学家们使用最先(xiān)进的望(wàng)远镜对其进行了40个(gè)小时(shí)的详细(xì)测(cè)量之后，发现星(xīng)系中的恒星(xīng)运动是可以(yǐ)用正常的物质和力学定律来解(jiě)释的。那么(me)又(yòu)有人提出，也许(xǔ)该星系的暗(àn)物质，已经被附近的另(lìng)一个(gè)大星系剥离了。奇(qí)怪的是(shì)，它的附近(jìn)没有(yǒu)任(rèn)何星系存在。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的(de)除了暗物质的假说之(zhī)外(wài)，另(lìng)一种可能就是(shì)人类对引力的理解还不(bù)够全面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度(dù)空间中的工作方式是不同的(de)，这(zhè)意味着在(zài)行星系尺度(dù)中的天体会沿着它们的(de)轨道，按照我们所理解的(de)方式运动。但是上升到星系和星团的(de)尺度，引(yǐn)力之间的相(xiāng)互作(zuò)用则是(shì)不同的方式(shì)。对于在星(xīng)系团之间的相互作用，科学家还引入了外(wài)部场(chǎng)效应的概念，指的是在数(shù)百万(wàn)光年(nián)的规模上，巨(jù)大的质量之间会(huì)产生(shēng)对彼此特殊的效果，这个理(lǐ)论(lùn)叫做(zuò)MOND蒙德理论。如(rú)果(guǒ)MOND蒙(méng)德理论成立，这意味着我们需要对现在的物理定律进行修正，这些发现也让很多人认为暗物质假说理(lǐ)论(lùn)就(jiù)此终结。但是在(zài)宇宙(zhòu)当(dāng)中还有(yǒu)关于暗物质存在的(de)其他的理(lǐ)论(lùn)证据，这(zhè)些理论证据是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透(tòu)镜”。

径向距离为37亿光年的子弹星系(xì)团，由两个碰撞的星(xīng)系团(tuán)所组(zǔ)成，类似这样的星团，它(tā)们(men)大部分的(de)普通(tōng)质量都在星系的(de)气(qì)体当中。当星团以1000万公(gōng)里/小时(shí)发生碰撞(zhuàng)的时(shí)候，星际气(qì)体的相互作用就会导致温度的急剧升高，速度大(dà)幅降(jiàng)低。所以(yǐ)在理论上(shàng)，在碰撞之后(hòu)，子弹(dàn)星系团大部分的(de)质(zhì)量将位于所有这些气体(tǐ)所在(zài)的中间区域。那么我们(men)通过什么来验证(zhèng)它的质(zhì)量区域到(dào)底是不是(shì)集中在中间(jiān)呢？前不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望远镜传回了宇宙当中第一(yī)张全彩的(de)高清照片，在照片中我们可以明显地看到(dào)很多(duō)星系(xì)似乎(hū)被拉伸产(chǎn)生(shēng)了巨大的形变(biàn)。其实(shí)这些星(xīng)系本身并不是真的被扭曲了，也不是韦伯望远镜出了什么问题，而是这样极(jí)遥远的天体和我们地(dì)球(qiú)上的(de)观(guān)测者(zhě)之间。被一个质量超级巨大的天体(tǐ)遮挡，这个(gè)超(chāo)大质量的东西的引(yǐn)力(lì)，会使身后(hòu)更遥远星系的光都发生(shēng)了扭曲。这个(gè)现象就(jiù)是引力透镜(jìng)效应。这(zhè)个巨(jù)大(dà)的天体可能是超(chāo)大(dà)质量的黑洞或(huò)者是暗物(wù)质。

所以当人们对子弹星系团观测的时(shí)候(hòu)，发现它的大(dà)质(zhì)量(liàng)区域(yù)并不是(shì)在(zài)中(zhōng)间，而是在(zài)两侧。所(suǒ)以最好的解释方(fāng)法(fǎ)就是当星团发生(shēng)全部的(de)碰撞时(shí)，可被(bèi)观测到的(de)质量气(qì)体被卡在了(le)中间(jiān)，暗物质则直接通过了这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对子弹星系团的引力透镜研究也被认为是(shì)暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的(de)理(lǐ)论证据。

除此(cǐ)之外，还(hái)有来自宇(yǔ)宙当(dāng)中最古老的光(guāng)。从宇宙大爆炸开始，38万(wàn)年之后，可见(jiàn)光(guāng)终于可以畅通(tōng)无(wú)阻地穿(chuān)越在宇宙当(dāng)中(zhōng)了(le)。经过了130多亿年之后(hòu)，这些光(guāng)在(zài)宇宙空间(jiān)背景上留下了各(gè)相同性的微波辐射。其中红色的部(bù)分(fēn)表(biǎo)示温(wēn)度(dù)较高的区域，蓝色(sè)则表示相(xiāng)对(duì)较冷的(de)区域(yù)，但实(shí)际上它们(men)之(zhī)间的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通过(guò)对前(qián)景背(bèi)景分离后的(de)二(èr)值图像进行连通域提取和标记之后发现，如果宇宙(zhòu)当中没(méi)有暗(àn)物质，图(tú)形看(kàn)起(qǐ)来不应该是(shì)这样的(de)，而(ér)随着暗物质(zhì)的增(zēng)加，一些峰值的幅度会(huì)减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇(yǔ)宙(zhòu)微波背景辐射的(de)测量值(zhí)，我(wǒ)们需(xū)要的暗物质大约是普(pǔ)通物质的5倍(bèi)。这个数字与解释星系当中(zhōng)恒(héng)星(xīng)运动所需要(yào)的暗(àn)物质比例(lì)是一致的。这就意味(wèi)着。

用了(le)一个(gè)简单的理论框架，就很好地解释(shì)了很多不(bù)同的观测结果。而暗(àn)物质的本(běn)质就是宇宙当中存在着某种(zhǒng)类型的粒(lì)子，它们不参(cān)与任何其他的电磁作(zuò)用，只通过(guò)引力来相互作用。所以如(rú)果能够找到(dào)这种粒子的存在，就相当于找(zhǎo)到(dào)了暗(àn)物质(zhì)存在的实际证(zhèng)据。这种粒子到底(dǐ)是什么？科学家们已经提出了(le)数十种的假(jiǎ)想(xiǎng)目标(biāo)，而(ér)要寻找这些不同(tóng)的(de)目标粒子所需要的实验方式也不(bù)相(xiāng)同。在过去的几十(shí)年(nián)当中，人(rén)类为了寻找(zhǎo)这些看(kàn)不见、摸不到，几乎不会与常规物质相互作用的“暗物质(zhì)”，科学家们已经进行了超(chāo)过50次的实验，却没(méi)有任(rèn)何实质性的发(fā)现，除了(le)一(yī)个(gè)地方(fāng)，意大利的(de)格兰萨索山，隶属(shǔ)于(yú)阿尔卑斯(sī)山脉。

在山下(xià)1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的(de)地(dì)学实(shí)验室，这个(gè)实(shí)验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这里有一个三层(céng)楼高的探测器，一直(zhí)致(zhì)力于寻(xún)找暗物质粒(lì)子的周期(qī)性震(zhèn)荡。

自1997年以来，这里的(de)科学家声称观测到了某种信号。经过了20多年的(de)数据收集，人(rén)们发(fā)现(xiàn)了一(yī)个有趣的事情(qíng)。探测率会在(zài)每(měi)年的6月(yuè)份(fèn)达到峰值，然后在11月(yuè)降(jiàng)到最低(dī)，而且在20年当中(zhōng)每年都是一样。一些科学家认(rèn)为这可能是人(rén)类(lèi)发(fā)现暗物质(zhì)的第(dì)一个直接证据。

但是(shì)为什么暗物质(zhì)会(huì)产(chǎn)生周期性的年度信(xìn)号(hào)呢？刚才(cái)我们讲了(le)太(tài)阳系正(zhèng)在以220公(gōng)里(lǐ)/秒的速度(dù)围绕着银河系进行(xíng)移动(dòng)，那么(me)如果暗物质存(cún)在宇宙当中，这(zhè)意味着我们也在以这(zhè)样的速度在穿越(yuè)着暗物质流，这个过程(chéng)中会产生相(xiāng)应的振荡，同时地球又以30公里/秒的速度围(wéi)绕(rào)太阳进行旋(xuán)转。所以有半(bàn)年的时间，地球(qiú)围(wéi)绕太阳的方(fāng)向与(yǔ)太阳环绕(rào)银河系的方向(xiàng)是一致(zhì)的，而另外(wài)半年则与之(zhī)相反。

而在6月份的时(shí)候，地(dì)球与太阳(yáng)的方向正好达到完(wán)全(quán)一致(zhì)，这是理论上地球穿越(yuè)暗物质(zhì)流(liú)最(zuì)快的(de)时段(duàn)。而在11月份，又(yòu)恰好(hǎo)达到了(le)最慢(màn)值。尽(jǐn)管在(zài)实(shí)际的情况(kuàng)中，太阳(yáng)系(xì)相对银河系的平面呈现了60度的倾斜(xié)，但(dàn)是这(zhè)并(bìng)不影响这个理论的有效(xiào)性。

因此科学家认为(wèi)这可以用(yòng)来(lái)解释，研究人员们所观测到的(de)周期性(xìng)信(xìn)号。当然也可能有(yǒu)其他(tā)的情况(kuàng)，造成这种(zhǒng)年(nián)度周期信号的差异(yì)也可(kě)能是温度、湿度、土壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上(shàng)的(de)积雪，甚至(zhì)连意大利游客的数量(liàng)也符合这(zhè)个周期的规律。

所以，科(kē)学家们又在南半球建立了一个(gè)几(jǐ)乎相同的实验室(shì)，这里的(de)季节与之前(qián)的实验室(shì)正好相反，而在这里，地球穿过暗物质流的运动特征和第一个实验室(shì)是一(yī)样的。

因此(cǐ)，如果在这(zhè)里(lǐ)可(kě)以得到相同的信(xìn)号，就可以(yǐ)成为暗物质所存在的非常有力的证据了。但是(shì)由于这个实验室(shì)刚刚(gāng)建(jiàn)成不久，所以截至目前(qián)还无法提供相应的数据支持(chí)。另(lìng)外，在2025年，NASA将会(huì)发射一台(tái)新的望远镜，这台太空望远镜叫做“南希格(gé)雷(léi)斯罗曼”，它(tā)的主镜大(dà)小跟哈勃望(wàng)远镜相同，但它的宽视场仪器提供(gōng)的视野是哈勃红外仪器的100倍。南希格雷(léi)斯罗曼太空望远镜(jìng)其中一个关键的用(yòng)途(tú)就是探索暗物(wù)质背后的奥秘(mì)，对于探测的(de)结果(guǒ)，我(wǒ)们只能(néng)拭目以待了(le)。费米实验(yàn)室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中(zhōng)心的科(kē)学家丹琥珀和贾森斯特芬研究(jiū)发现，如果暗物质存在，它们(men)极(jí)有可能(néng)拥有另(lìng)一种神秘(mì)的效应，这(zhè)种(zhǒng)暗物质效应，会(huì)支持(chí)宇宙当中(zhōng)生命的(de)诞生，或者(zhě)说是生命(mìng)进化的(de)一(yī)个重要因素。

如果这一理论(lùn)得到进(jìn)一步的证实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不(bù)会意味着人(rén)类(lèi)并不孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个角落(luò)的行星上，暗(àn)物质正在通过这样(yàng)的效应创造生命(mìng)。当(dāng)然，这些推论(lùn)的大前(qián)提是要先找到暗(àn)物质存在的(de)实(shí)际证据(jù)。那么小伙伴们，你们觉得暗物质到(dào)底存不(bù)存在(zài)呢？喜欢请点赞，你的支持是我更新的动力！

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